DE1513786A1 - Electric machine with ironless rotor design - Google Patents
Electric machine with ironless rotor designInfo
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Description
INTERELECTRIC SÄCHSELN AG 18. März 19-66INTERELECTRIC SÄCHSELN AG March 18, 19-66
SÄCHSELN OW / SCHWEIZSÄCHSELN OW / SWITZERLAND
Elektrische Maschine mit eisenloser RotorausbildungElectric machine with ironless rotor design
Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine uit eisenloser Rotorausbildung. Derartige Maschinen waren bisher aus funktionellen Gründer rotationssymmetrisch, insbesondere zylindrisch ausgebildet. Bei einer bekannten Motor-Aueführungsform (DAS 1 13o o55) ist der Stator zylinarisch ausgebildet, und zwar koaxial zu einem als Vollzylinder ausgebildeten Permanentmagneten. Der hohlzylindrische Stator bildete somit den EisenrückschluQ-teil für den vollzylindrischen, diametral magnetisieren Permanentmagneten. Bei Ausbildung des Rotors als eisenlose topffttrmige Wicklung ergibt sich hierbei ein besonders hoher Wirkungsgrad,The invention relates to an electrical machine uit ironless rotor design. Such machines were previously rotationally symmetrical due to their functional founders, in particular cylindrical. In a known motor embodiment (DAS 1 13o o55) is the stator formed cylindrically, coaxially to one as Full-cylinder permanent magnets. The hollow cylindrical stator thus formed the iron return part for the fully cylindrical, diametrically magnetized permanent magnet. When the rotor is designed as ironless, pot-shaped winding results in a particularly high efficiency,
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Anordnung in Richtung eine· nooh höheren Wirkungsgrade· und gleichzeitig verringerter Rauabeanspruchung welter zu entwickeln. BADORIGiNALThe invention is based on the object of improving this arrangement in the direction of even higher efficiencies and at the same time reduced exposure to the surface to develop. BAD ORIGINAL
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Uu eine hohe Leistung zu erzielen, strebt van eine möglichst hohe Luftspalt-Induktion an. Diese erfordert ihrerseits einen entsprechend kräftigen EiseuriickschluO. Bisher -wurden die elektrischen Maschinen mit eisenlosem Rotor im allgemeinen alt einen kreisförmigen EisenrUckschluß versehen, wodurch die Minitnalabmessungen der Maschine festgelegt waren. Für einen gunstigen EisenrUclrschluß sollte der Eisenquerschnitt möglichst groß sein und daalt einen möglichst großen Durchmesser haben. FUr günstige Einbauverhältnisse dagegen sollte der EisenrUckschluß möglichst klfein sein, d.h. einen möglichst kleinen Durchmesser aufweisen.In order to achieve a high output, van strives for the highest possible air gap induction. This requires in turn, a correspondingly strong ice-cream lock. Up to now, the ironless rotor electrical machines have generally been circular Iron backing provided, whereby the minimum dimensions of the machine were determined. For a favorable iron circuit, the iron cross-section should be as large as possible and have as large a diameter as possible. For cheap Installation conditions, on the other hand, should be based on the iron backing be as fine as possible, i.e. have the smallest possible diameter.
Die beiden im vorstehenden aufgeführten einander widersprechenden Forderungen werden erfindungsgenäß dadurch gelöst, daß der Stator selbst tangential zur Rotor-Zylinderfläche flache Baufora aufweist, insbesondere dadurch, daß der SisenrUckschlußteil an den den beiden Magnetpolen gegenüberliegenden Stellen unter Berücksichtigung der Magnetflußverhältnisee abgeflacht ausgebildet ist.The two contradicting one listed above Requirements are according to the invention thereby solved that the stator itself tangential to the rotor cylinder surface has a flat structure, in particular in that the SisenrUckschlussteil to the two Magnetic poles in consideration of opposing locations the magnetic flux ratio lake is flattened.
Dieser Maßnahme liegt die Erkenntnis zugrunde, daß la EisenrUcksohluß der magnetische FIuO nicht houogenThis measure is based on the knowledge that la Iron back of the magnetic FIuO not houogen
BAD ORtGiNAl.BAD LOCATION.
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verteilt ist, sondern an den den Magnetpolen gegenüberliegenden Stellen ein Minimum sowie an den hierzu un 90° versetzten Stellen ein Maximum aufweist. Trägt nan diesen Sachverhalt Rechnung, so läßt sich der Eisenrück schluß gegenüber den Magnetpolen abgeflacht ausbilden, ohne daß hierdurch eine Beeinträchtigung der Leistung bzw. des Wirkungsgrades der Maschine eintritt. Dies bedeutet, daß bei gleicher Dicke des Stators größere Leistung bzw. bei gleicher Leistung geringere Dicku erreicht wird.is distributed, but a minimum at the points opposite the magnetic poles and at the un 90 ° offset points has a maximum. Wears nan Taking this fact into account, the iron back circuit can be designed to be flattened in relation to the magnetic poles, without impairing the performance or the efficiency of the machine. this means that with the same thickness of the stator greater power or less thickness with the same power is achieved.
Geuä3 einer weiteren Ausbildung des Erfindungsgedankens ist es auch Möglich, bei möglichst hoher Luftspalt-Induktion eine flache Bauforu der elektrischen Maschine dadurch zu erreichen, daß der Eisenrückschlußteil U-fön.ig ausgebildet ist und nit seinen Schenkeln den Pernanentungneten unfaßt. Hierbei sind zwecknäßigerweisc die U-Sclienkel l.olschuhföruit gegen den Rotor gewölbt, üo daß Streuverluste it. Magnetspalt gering bleiben, obwohl die Längsseiten des U-föruigen Magnotruckechlußteils offen bleiben.According to a further development of the concept of the invention, it is also possible to achieve a flat construction of the electrical machine with the highest possible air gap induction, in that the iron back yoke part is U-shaped and does not grasp the perimeter with its legs. In this case, the U-arms are expediently arched against the rotor so that scattering losses occur. Magnetic gap remain small, although the long sides of the U-shaped Magnotruckechlußteils remain open.
In der Zeichnung sind einige Ausführungsfornen der elektrischen Maschine nach der Erfindung beispielsweise dargestellt.In the drawing are some embodiments of the Electric machine according to the invention shown for example.
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Es zeigen:Show it:
Maschine ei it eisenloeen Rotor und topf förtuiger Wicklung,Machine with iron-free rotor and pot Winding,
Fig. la einen Querschnitt durch den EisenrUckschlußteil der Maschine geciKß Fig. I1 Fig. La shows a cross section through the iron back yoke part of the machine shown in Fig. I 1
elektrischen Maschine nach der Erfindung mit einem zwischen den U-Schenkeln angeordneten zylInderförriigen Permanentmagneten,Electric machine according to the invention with one arranged between the U-legs cylindrical permanent magnets,
zentralen Dorn und auf den U-Schenkeln angeordneten Pernanentuagneten,central mandrel and permanent magnet magnets arranged on the U-legs,
Fig. k eine aus zwei getrennten Magnetsysteu bestehende Anordnung geuäß Fig. 3.FIG. K shows an arrangement consisting of two separate magnet systems according to FIG. 3.
In Fig. 1 bedeutet 1 einen zyl Inder föruigen Pemanentuagneten, dessen Pole N und S in Fig. la eingezeichnet sind. Mit 2 ist der den Peraanentaagneten allseitig uaschließende ElsenrUckschlußteil bezeichnet, der der zylindrischen Forti des Peruanentuagneten 1 weitgehendIn Fig. 1, 1 denotes a cyl Inder föruigen Pemanentuagneten, whose poles N and S are shown in Fig. la. With 2 the peranenta magnet is on all sides The closing ElsenrUckschlussteil referred to, the cylindrical Forti of the Peruvian magnet 1 to a large extent
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angepaßt ist. An den den Polen gegenüberliegenden Stellen 3 und 3' des EisenrUckschluDteils 2 ist dieser jedoch entsprechend der Erfindung abgeflacht, wie aus Fig. la ersichtlich ist. Duron diese Abflachung wird der Eisenrückschluß'nicht beeinträchtigt, wie aus der Darstellung der uit k bezeichneten magnetischen Kraftlinien hervorgeht. Da an den Stellen 3 und 3' die Kraftlinien in die Magnetpole N und S des Percianentuagneten einnünden, wird an diesen Stellen keine große Eisenmasse benötigt, un einen nagnetisehen Rückschluß herzustellen.is adapted. At the points 3 and 3 'of the iron backlash part 2 opposite the poles, however, this is flattened according to the invention, as can be seen from FIG. With this flattening, the iron back yoke is not impaired, as can be seen from the illustration of the magnetic lines of force denoted by uit k. Since the lines of force merge into the magnetic poles N and S of the Percianentuagnet at points 3 and 3 ', no large iron mass is required at these points to produce a magnetic inference.
Von besonderer Bedeutung ist diese Bauweise bei Anwendung eines eisenlosen Rotors uit einer topfförciigen Wicklung 5, wie sie in Fig. 1 und Fig. la scheciatisch dargestellt ist. Nach den AusfUhrungsbeispiel geinäß Fig. 1 ist die Rotorwicklung 5 auf einer Welle 6 nontiert und mit einen Kollektor 7 versehen, den Kollektorbürsten 8 und 8' zugeordnet sind. Geuäß einer besonders zweckmäßigen Ausbildung des Erfindungsgegenstandes weisen die Kollektorbürsten nehrere unabhängig voneinander federnde Einzelkontaktelenente, insbesondere Kontaktdrähte auf, die untereinander verschiedene Eigenfrequenzen haben. Hierdurch wird eine gleichmäßige und sichere Kontaktgabe bei der Kommutierung gewährleistet, was bei deu hohen Wirkungsgrad der MaschineThis design is of particular importance when using an ironless rotor uit a cup-shaped one Winding 5, as shown in Fig. 1 and Fig. La scheciatisch. According to the exemplary embodiment Fig. 1, the rotor winding 5 is nontiert on a shaft 6 and provided with a collector 7, the Collector brushes 8 and 8 'are assigned. Geuäß one particularly appropriate design of the subject matter of the invention the collector brushes assign several independently from each other resilient individual contact elements, in particular contact wires, which are different from one another Have natural frequencies. This ensures even and reliable contact during commutation, what with the high efficiency of the machine
nach der Erfindung von großer Bedeutung iet. ' "'^!after the invention of great importance. '"' ^!
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Zur leichteren Herstellung des abgeflachten Eisenrückschlußteils ist dieser aus technologischen und konstruktiven Gründen zweckuäßigerweise aus Einzelblechen lanelliert aufgebaut, was bei relativ zun Eisenriickschluß stehendem Magnetfeld nicht notwendig und daher nicht naheliegend ist.For easier production of the flattened iron back yoke part, it is made of technological and For structural reasons, it is expediently built up from individual metal sheets, which is relatively increased A magnetic field standing by iron back-up is not necessary and therefore not obvious.
Weiterhin ist denkbar, den Eisenruckschluß aus Sinternetall aufzubauen. It is also conceivable to build up the iron backlash from sintered metal.
In Fig. 2 ist ein anderes Ausfuhrungsbeispiel der elektrischen Maschine nach der Erfindung ait eineo U-förnigen Eisenrückschlußteil dargestellt. Io bedeutet einen zylindrischen Pernanenttiagneten nit Polen N und S, der zwischen den Schenkeln 11 und 11* eines U-förnigen EisenrUckschlußteils 12 zentral angeordnet ist.In Fig. 2 is another exemplary embodiment of the electrical machine according to the invention ait eino U-shaped iron back yoke part shown. Io means a cylindrical Pernanenttiagneten nit Poles N and S, between the legs 11 and 11 * of a U-shaped iron return part 12 centrally is arranged.
Die Innenseiten der Schenkel 11 und II1 sind durch polschuhartige Krüuuungen den zylindrischen Peruanentuagneten Io angepaßt, wodurch ein enger, nur wenig streuender Magnetspalt zur Aufnahm des in der Zeichnung nicht dargestellten eisenlosen Rotors gewährleistet ist. Der Rotor kann nach den Vorbilde Jer Ausführungsforo gemäß Fig. 1 als topfföruige Wicklung ausgebildet sein. Der Kollektor ist zweckuäßigerweise ebenfalls in derselben Weise aufgebaut wie anhand der Fig.l beschrieben. The insides of the legs 11 and II 1 are adapted to the cylindrical Peruvian magnet Io by means of pole-shoe-like curvatures, which ensures a narrow, only slightly scattering magnetic gap for accommodating the ironless rotor, not shown in the drawing. The rotor can be designed as a pot-shaped winding according to the models in the embodiment according to FIG. 1. The collector is expediently also constructed in the same way as described with reference to Fig.l.
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Fig. 3 »eigt'eine Abhandlung der AusfUhrungsforn genäß Fig. 2. Der EisenrUckschluBtell ist uit 13 bezeichnet und Id wesentlichen ebenfalls ü-förtiig aufgebaut. Er weist jedoch zwischen den U-Schenkeln 14 und 14· einen zentralen Dorn 15 auf, während das Pernanentaagnetfeld durch zwei Peroanentoagnete 17 und 17* erzeugt wird, die auf den U-Sohenkeln 14 bsw. 14f dee Elsenrückschlußteils 13 angeordnet sind. Ihr· den Dorn 15 zugewandten Seiten sind der sylindrisehen Fora des Dorne 15 durch entsprechende polschuhartlge Ausgestaltung angepaßt. Der Dorn 15 kann auch als Zylindernagnet ausgebildet sein.Fig. 3 shows a discussion of the embodiment according to Fig. 2. The iron backing plate is designated as 13 and is essentially also structured. However, it has between the U-legs 14 and 14 · a central mandrel 15, while the permanent magnetic field is generated by two permanent magnets 17 and 17 *, which are attached to the U-shaped loops 14, for example. 14 f dee Elsenrückschlussteils 13 are arranged. The sides facing the mandrel 15 are adapted to the cylindrical shape of the mandrel 15 by means of a corresponding pole shoe-like configuration. The mandrel 15 can also be designed as a cylinder magnet.
Das in Fig. 4 dargestellte AusfUhruengsbeispiel entspricht in wesentlichen denjenigen genMO Fig. 3 und unterscheidet -sich von diesen anr dadurch, daß das ganze Syst ei: zweiteilig ausgebildet 1st, was aus fertigungstechnischen Griinden τοη Vorteil sein kann.The embodiment shown in Fig. 4 corresponds essentially to those shown in Fig. 3 and differs from these anr in that the whole system is designed in two parts, what consists of Manufacturing reasons τοη can be an advantage.
GenäO einer besonderen Ausbildung des Erfindungsgedanken· sind Peraanentnagnetteil· 17 und 17· der Anordnung genäB den Flg. 3 und 4 als an sich bekannte prisnatische Einkristall-Pernanent-Magnete ausgebildet. Solche Einkristalle lassen sich der In den Fig. 3 und 4 dargestellten Formgebung der Magnetsystem besonders gut anpassen.In particular, a special development of the inventive idea Peraanentnagnetteil · 17 and 17 · the arrangement similar to the Flg. 3 and 4 as prisnatic, known per se Single crystal permanent magnets are formed. Such single crystals The shape of the magnet system shown in FIGS. 3 and 4 can be seen particularly well adjust.
BAD ORiGlNALORIGlNAL BATHROOM
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Die elektrische Maschine nach der Erfindung kann sowohl als Generator als auch als Motor ausgebildet sein und kann grundsätzlich nit Wechselstrom betrieben werden. Von besonderer Bedeutung ist freilich die Anwendung als Gleichstroanotor, dessen Flachbauweise besonders für Kleingeräte, insbesondere batteriebetriebene Geräte der Flachbauweise etwa nach Art eines elektrischen Rasierapparates geeignet ist.The electrical machine according to the invention can be designed both as a generator and as a motor can basically be operated with alternating current. Of particular importance is of course the application as DC motor, whose flat design is particularly suitable for small devices, especially battery-operated devices the flat design is suitable for example in the manner of an electric razor.
Grundsätzlich kann jedoch die elektrische Maschine nach der Erfindung auch für hohe und höchste Leistungen eingesetzt werden.In principle, however, the electrical machine according to the invention can also be used for high and extremely high outputs will.
009821 / 03 7009821/03 7
Claims (1)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DEJ0030399 | 1966-03-21 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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ID=7203872
Family Applications (1)
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GB (1) | GB1185912A (en) |
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SE (1) | SE334190B (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4334163A (en) * | 1977-06-04 | 1982-06-08 | The Gillette Company | DC Electric motors |
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1966
- 1966-03-21 DE DE19661513786 patent/DE1513786A1/en active Pending
-
1967
- 1967-03-09 AT AT227067A patent/AT274130B/en active
- 1967-03-09 CH CH357067A patent/CH458506A/en unknown
- 1967-03-20 NL NL6704141A patent/NL6704141A/xx unknown
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- 1967-03-20 ES ES338259A patent/ES338259A1/en not_active Expired
- 1967-03-21 GB GB1320467A patent/GB1185912A/en not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4334163A (en) * | 1977-06-04 | 1982-06-08 | The Gillette Company | DC Electric motors |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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AT274130B (en) | 1969-09-10 |
NL6704141A (en) | 1967-09-22 |
CH458506A (en) | 1968-06-30 |
ES338259A1 (en) | 1968-04-01 |
GB1185912A (en) | 1970-03-25 |
SE334190B (en) | 1971-04-19 |
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